KR100298199B1 - A unit pixel of a CMOS image sensor having a PIN diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외로부터 입사되는 빛에 의해 광전하를 생성하는 핀드 포토다이오드와, 상기 핀드 포토다이오드에 접속되어 핀드 포토다이오드에 생성된 광전하를 리셋 시키기 위한 PN 다이오드와, 핀드포토다이오드에서 생성된 광전하를 플로팅센싱노드로 운송하기 위하여 제1제어신호에 응답하여 핀드포토다이오드와 플로팅센싱노드 사이에 채널을 형성하는 트랜스퍼트랜지스터와, 소스팔로워 역할을 위해 플로팅센싱노드에 게이트가 접속되고 소스에 공급전압이 접속된 드라이브트랜지스터, 및 스위칭 역할로 어드레싱을 할 수 있도록 제2제어신호에 응답하여 상기 드라이브트랜지스터의 드레인과 단위화소의 출력단 사이에 채널을 형성하는 셀렉트트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이렇듯, 본 발명의 CMOS 이미지센서의 단위화소는, 1개의 핀드 포토다이오드와 1개의 PN 다이오드 및 3개의 NMOS트랜지스터로 구성되어 있는바, 종래 보다 단위화소의 면적을 크게 증가시킬 수 있고, 또한 본 발명은 PN 다이오드가 종래의 리셋트랜지스터가 하는 역할을 하도록 대체하였기 때문에 플로팅센싱노드와 리셋트랜지스터 사이의 차지 커플링에 의한 노이즈 현상을 제거할 수 있어 플로팅센싱노드는 작은 커패시턴스를 갖는다, 이에 의해 단위화소 출력전압의 구동범위(dynamic range)를 증대시킬 수 있다.The present invention relates to a photodiode comprising: a pinned photodiode for generating photocurrent by light incident from the outside; a PN diode connected to the pinned photodiode for resetting the photocharge generated in the pinned photodiode; A transfer transistor for forming a channel between the pinned photodiode and the floating sensing node in response to the first control signal for transporting the charge to the floating sensing node and a gate connected to the floating sensing node for serving as a source follower, And a select transistor for forming a channel between the drain of the drive transistor and the output terminal of the unit pixel in response to the second control signal so as to perform addressing in the switching role. As described above, the unit pixel of the CMOS image sensor of the present invention is composed of one pinned photodiode, one PN diode, and three NMOS transistors, which can greatly increase the area of a unit pixel than the conventional unit pixel, Since the PN diode is substituted for the conventional reset transistor, the noise phenomenon due to the charge coupling between the floating sensing node and the reset transistor can be eliminated, so that the floating sensing node has a small capacitance, The dynamic range of the voltage can be increased.
Description
본 발명은 CMOS 이미지센서에 관한 것으로, 특히 플로팅센싱노드(floating sensing node)의 커패시턴스를 줄이기 위하여 PN 다이오드를 갖는 CMOS 이미지센서의 단위화소에 관한 것이다.The present invention relates to a CMOS image sensor, and more particularly, to a unit pixel of a CMOS image sensor having a PN diode for reducing a capacitance of a floating sensing node.
CMOS 이미지센서라 함은 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적신호로 변환시키는 소자로서, 화소수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다. 현재 이미지센서로 널리 사용되고 있는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지센서에 비하여 CMOS 이미지센서는, 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 크게 낮다는 장점을 지니고 있다.A CMOS image sensor is a device that converts an optical image into an electrical signal using a CMOS manufacturing technology. The CMOS image sensor adopts a switching method in which MOS transistors are formed as many as the number of pixels and output is sequentially detected using the CMOS transistors. Compared with CCD (Charge Coupled Device) image sensors, which are widely used as image sensors, CMOS image sensors are simple to operate and can implement various scanning methods, and signal processing circuits can be integrated on a single chip, In addition, it has the advantages of low manufacturing cost and low power consumption by using compatible CMOS technology.
도1에는 지난 1998년 2월 28일자에 본 출원인에 의해 출원된바 있는(출원번호: 98-6687) CMOS 이미지센서의 단위화소 회로도가 도시되어 있다. 도1을 참조하면, CMOS 이미지센서의 단위화소는, 1개의 핀드포토다이오드(PPD)와 4개의 NMOS트랜지스터로 구성되어 있다. 4개의 NMOS트랜지스터는 핀드포토다이오드(PPD)에서 생성된 광전하를 플로팅센싱노드로 운송하기 위한 트랜스퍼트랜지스터(Tx)와, 다음 신호검출을 위해 상기 플로팅센싱노드에 저장되어 있는 전하를 배출하기 위한 리셋트랜지스터(Rx)와, 소스팔로워(Source Follower) 역할을 하는 드라이브트랜지스터(Dx), 및 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트트랜지스터(Sx)로 구성된다.1 shows a unit pixel circuit diagram of a CMOS image sensor (Application No. 98-6687) filed by the present applicant on Feb. 28, 1998. Referring to FIG. 1, a unit pixel of a CMOS image sensor is composed of one pinned photodiode (PPD) and four NMOS transistors. The four NMOS transistors include a transfer transistor Tx for transferring the photocharge generated in the pinned photodiode PPD to the floating sensing node, a reset for discharging the charge stored in the floating sensing node for the next signal detection A transistor Rx, a drive transistor Dx serving as a source follower, and a select transistor Sx for performing addressing in response to a switching operation.
여기서, 트랜스퍼트랜지스터(Tx)와 리셋트랜지스터(Rx)는 양의 문턱 전압(Positive Threshold Voltage)으로 인한 전압 강하로 전하(전자)가 손실되어 전하운송효율이 저하되는 현상을 방지하기 위하여 음의 문턱 전압을 갖는 네이티브(Native) NMOS트랜지스터로 형성되어 진다. 단위화소의 출력단(Out)과 접지단 간에는 바이어스 제공을 위한 로드트랜지스터가 접속되어 있다. 그리고, 핀드포토다이오드(PPD)와 플로팅센싱노드의 기판은 접지 되어 있다. 도면에서 "Cf"는 플로팅센싱노드가 갖는 커패시턴스를, "Cp"는 핀드 포토다이오드가 갖는 커패시턴스를 각각 나타낸다.Here, the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are driven by a negative threshold voltage (hereinafter, referred to as " threshold voltage ") to prevent charge transfer efficiency from being lowered due to loss of charges (electrons) due to a voltage drop due to a positive threshold voltage (N-channel) NMOS transistor. A load transistor for providing a bias is connected between the output terminal (Out) of the unit pixel and the ground terminal. The substrate of the pinned photodiode (PPD) and the floating sensing node is grounded. In the figure, "C f " represents the capacitance of the floating sensing node, and "C p " represents the capacitance of the pinned photodiode, respectively.
도2는 역시 본 출원인에 의해 출원된바 있는(출원번호: 98-6687) CMOS 이미지센서 단위화소 구조를 나타내는 단면도로서, 도1의 회로도가 반도체기판 상에 구현된 구조를 도시하고 있으며, 도면부호 1은 P+실리콘기판, 2는 P-에피택셜층, 3은 P-웰, 4는 필드산화막, 5는 게이트산화막, 6은 게이트전극, 7은 N-확산영역, 8은 P0확산영역, 9는 N+플로팅확산, 10은 산화막스페이서를 각각 나타낸다. 도2를 참조하면, 핀드 포토다이오드(PPD)는 P-에피택셜층(2)과 N-확산영역(7) 및 P0확산영역(8)이 적층된 PNP 접합 구조를 갖고 있으며, N-확산영역(7)에 의해 포토다이오드의 커패시턴스 Cp가 형성되고, 트랜스퍼트랜지스터(Tx)와 리셋트랜지스터(Rx)의 각각 일측접합을 공동으로 구현하는 플로팅확산영역(FD)에 의해 플로팅센싱노드의 커패시턴스 Cf가 형성된다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pixel structure of a CMOS image sensor unit (Application No. 98-6687) filed by the present applicant, in which the circuit diagram of FIG. 1 is embodied on a semiconductor substrate, 1 is a P + silicon substrate, 2 is chosen P- epi layer, 3 is a P- well, 4 is a field oxide film, gate oxide film 5, the gate electrode 6, 7 is N - diffusion region, 8 is a diffusion region P 0, 9 is an N + floating diffusion, and 10 is an oxide spacer. 2, a pinned photo diode (PPD) is a P- epitaxial layer 2 and the N - and having a diffusion region 7 and the P 0 diffusion region 8 are stacked PNP junction structure, N - diffusion The capacitance C p of the photodiode is formed by the region 7 and the capacitance C of the floating sensing node is formed by the floating diffusion region FD which jointly embeds the junction of each of the transfer transistor Tx and the reset transistor Rx f is formed.
이와 같이 구성된 이미지센서 단위화소에 대한 동작을 간략하게 설명해 보면, 처음에는 리셋트랜지스터(Rx), 트랜스퍼트랜지스터(Tx), 및 셀렉트트랜지스터(Sx)를 온시켜 단위화소를 리셋시킨다. 이때 N-확산영역(7)은 서서히 공핍되기 시작하여 완전공핍될때의 피닝전압(PINNING VOLTAGE)까지 커패시턴스 Cp는 캐리어 차징(carrier changing)이 발생하고, 플로팅센싱노드의 커패시턴스 Cf는 공급전압 VDD 전압까지 캐리어 차징이 발생한다. 그리고 트랜스퍼트랜지스터(Tx)를 오프시키고 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 온시킨 다음 리셋트랜지스터(Rx)를 오프시킨다. 이와 같은 동작 상태에서 단위화소 출력단(Out)으로부터 출력전압 V1을 읽어 버퍼에 저장시키고 난 후, 트랜스퍼트랜지스터(Tx)를 온시켜 빛의 세기에 따라 변화된 커패시턴스 Cp의 캐리어들을 커패시턴스 Cf로 이동시킨 다음, 다시 출력단(Out)에서 출력전압 V2를 읽어들여 V1- V2에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변경시키므로 단위화소에 대한 한 동작주기가 완료된다.An operation of the image sensor unit pixel configured as described above will be briefly described. First, the reset transistor Rx, the transfer transistor Tx, and the select transistor Sx are turned on to reset the unit pixel. At this time, the N - diffusion region 7 begins to deplete gradually, and the capacitance C p causes carrier changing to the pinning voltage PINNING VOLTAGE at the time of full depletion, and the capacitance C f of the floating sensing node becomes the supply voltage VDD Carrier charging occurs up to the voltage. Then, the transfer transistor Tx is turned off, the select transistor Sx is turned on, and the reset transistor Rx is turned off. In this operation state, the output voltage V1 is read out from the unit pixel output Out and stored in the buffer, and then the transfer transistor Tx is turned on to move the carriers of the capacitance C p changed in accordance with the intensity of light to the capacitance C f Next, the output voltage V2 is read out from the output terminal (Out), and analog data for V 1 - V 2 is converted into digital data, thereby completing one operation cycle for the unit pixel.
위에서 설명한 단위화소의 동작이 안정적으로 이루어지기 위해서는 커패시턴스 Cp와 Cf구조가 매우 중요하다. 빛을 센싱하는 핀드 포토다이오드의 커패시턴스 Cp는 면적이 클수록 빛에 대한 센싱 특성이 좋아지게 되지만 단위화소의 크기가 증가하게 되어 칩 면적 및 패키지(package) 완료 후 사용되는 렌즈의 크기가 증가하게 되어 가격 경쟁력이 떨어진다. 반면 커패시턴스 Cf는 적은 값이 요구된다. 즉 커패시턴스 Cp는 그 값이 적을수록 빛에 의해 포획(capture)된 전자들이 플로팅확산(FD)으로 전달되었을 때 센싱특성이 좋아지지만, 너무 적으면 게이트와 플로팅확산(FD)간의 기생 커패시터들에 의해 차지 커플링(charge coupling) 현상이 발생하여 심한 노이즈(noise) 현상을 일으키게 된다. 그런데 커패시턴스 Cf값이 너무 크면 센싱 특성이 감소하게되어 출력단(Out)에서 이용할 수 있는 전압폭이 감소하게 된다. 즉 출력전압의 구동범위(dynamic range)가 적어진다.In order that the operation of the unit pixel described above can be stably performed, the capacitance C p and the capacitance C f are very important. The larger the area of the capacitance C p of the pinned photodiode that senses the light, the better the sensing characteristic of light, but the larger the unit pixel size, the larger the chip area and the size of the lens used after the completion of the package Price competitiveness is poor. On the other hand, the capacitance C f requires a small value. That is, as the value of the capacitance C p is smaller, the sensing characteristics are improved when the electrons captured by the light are transferred to the floating diffusion FD. If the capacitance is too small, the parasitic capacitances between the gate and the floating diffusion FD A charge coupling phenomenon occurs and a severe noise phenomenon is caused. However, if the capacitance C f is too large, the sensing characteristic will be reduced and the voltage width available at the output (Out) will decrease. That is, the dynamic range of the output voltage is reduced.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 플로팅센싱노드의 기생커패시터를 감소시켜 플로팅센싱노드가 작은 커패시턴스를 갖도록 하므로써 출력전압의 구동범위(dynamic range)를 개선시킨 이미지센서의 단위화소를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a pixel unit of an image sensor that improves the dynamic range of an output voltage by reducing a parasitic capacitor of a floating sensing node, The purpose is to provide.
본 발명의 다른 목적은 단위화소를 이루는 트랜지스터의 개수를 줄임으로써 단위화소에서 핀드 포토다이오드가 차지하는 면적을 크게 확보할 수 있도록 하여 광전하생성효율을 개선시키는 이미지센서의 단위화소를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a unit pixel of an image sensor which can improve the photocharge generation efficiency by making it possible to secure a large area occupied by a pinned photodiode in a unit pixel by reducing the number of transistors constituting a unit pixel.
도1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 회로도.1 is a unit pixel circuit diagram of a conventional CMOS image sensor.
도2는 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 구조를 나타내는 단면도.2 is a sectional view showing a unit pixel structure of a conventional CMOS image sensor.
도3은 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 회로도.3 is a unit pixel circuit diagram of a CMOS image sensor according to the present invention.
도4 내지 도6은 핀드 포토다이오드에 접속된 PN 다이오드를 구성하는 실시예들을 나타내는 단면도.FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views showing embodiments constituting a PN diode connected to a pinned photodiode. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
310 : PN 다이오드 320 : 핀드 포토다이오드310: PN diode 320: pinned photodiode
330 : 트랜스퍼트랜지스터 340 : 플로팅센싱노드330: transfer transistor 340: floating sensing node
350 : 드라이브트랜지스터 360 : 셀렉트트랜지스터350: drive transistor 360: select transistor
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMOS 이미지센서의 단위화소는, 외부로부터 입사되는 빛에 의해 광전하를 생성하는 핀드 포토다이오드; 상기 핀드 포토다이오드에 접속되어 핀드 포토다이오드에 생성된 광전하를 리셋 시키기 위한 PN 다이오드; 상기 핀드포토다이오드에서 생성된 광전하를 플로팅센싱노드로 운송하기 위하여 제1제어신호에 응답하여 상기 핀드포토다이오드와 상기 플로팅센싱노드 사이에 채널을 형성하는 트랜스퍼트랜지스터; 소스팔로워 역할을 위해 상기 플로팅센싱노드에 게이트가 접속되고 소스에 공급전압단이 접속된 드라이브트랜지스터; 및 스위칭 역할로 어드레싱을 할 수 있도록 제2제어신호에 응답하여 상기 드라이브트랜지스터의 드레인과 단위화소의 출력단 사이에 채널을 형성하는 셀렉트트랜지스터를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a unit pixel of a CMOS image sensor including: a pinned photodiode for generating photocharge by light incident from the outside; A PN diode connected to the pinned photodiode to reset the photocharge generated in the pinned photodiode; A transfer transistor for forming a channel between the pinned photodiode and the floating sensing node in response to a first control signal to transfer the photocharge generated in the pinned photodiode to the floating sensing node; A drive transistor having a gate connected to the floating sensing node and a source voltage terminal connected to the source for a source follower role; And a select transistor which forms a channel between the drain of the drive transistor and the output terminal of the unit pixel in response to the second control signal so as to address the switching role.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. do.
도3에는 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 회로도가 도시되어 있다. 도3을 참조하여 본 발명의 CMOS 이미지센서의 단위화소를 살펴보면, 외부로부터 입사되는 빛에 의해 광전하를 생성하는 핀드 포토다이오드(PPD)(320)와, 상기 핀드 포토다이오드에 접속되어 핀드 포토다이오드에 생성된 광전하를 리셋 시키기 위한 PN 다이오드(310)와, 핀드포토다이오드(320)에서 생성된 광전하를 플로팅센싱노드(340)로 운송하기 위하여 제어신호 Tgs에 응답하여 핀드포토다이오드(320)와 플로팅센싱노드(340) 사이에 채널을 형성하는 트랜스퍼트랜지스터(Tx)와, 소스팔로워(Source Follower) 역할을 위해 플로팅센싱노드(340)에 게이트가 접속되고 소스에 공급전압 VDD가 접속된 드라이브트랜지스터(350), 및 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 제어신호 Sgs에 응답하여 상기 드라이브트랜지스터(350)의 드레인과 출력단(Out) 사이에 채널을 형성하는 셀렉트트랜지스터(360)로 구성된다.3 is a unit pixel circuit diagram of a CMOS image sensor according to the present invention. Referring to FIG. 3, a unit pixel of the CMOS image sensor of the present invention includes a pinned photodiode (PPD) 320 for generating photocharge by light incident from the outside, a pinned photodiode 320 connected to the pinned photodiode, A photodiode 320 which is responsive to the control signal Tgs for transferring the photocharge generated by the pinned photodiode 320 to the floating sensing node 340, A transfer transistor Tx for forming a channel between the floating sensing node 340 and the floating sensing node 340 and a driving transistor Q4 having a gate connected to the floating sensing node 340 and a source connected to the supply voltage VDD for the purpose of a source follower, The driving transistor 350 and the output terminal Out of the drive transistor 350 in response to the control signal Sgs so as to perform addressing with respect to the driving transistor 350 and the switching, And a select transistor 360 forming a null.
이렇듯, 본 발명의 CMOS 이미지센서의 단위화소는, 1개의 핀드 포토다이오드(320)와 1개의 PN 다이오드(310) 및 3개의 NMOS트랜지스터(330, 350, 360)로 구성되어 있다. 종래에 없었던 PN 다이오드(310)가 존재하는 대신 리셋트랜지스터가 줄어들었음을 알 수 있다. 이후에도 언급되겠지만 PN 다이오드(310)는 기판상에서 수직적으로 형성되기 때문에 단위화소의 면적에 미치는 영향은 거의 없는 반면에 기판상에 직접 형성되는 리셋트랜지스터 하나가 줄어들었으므로, 본 발명은 종래보다 단위화소의 면적을 크게 늘릴 수 있다.As described above, the unit pixel of the CMOS image sensor of the present invention is composed of one pinned photodiode 320, one PN diode 310, and three NMOS transistors 330, 350, and 360. It can be seen that the reset transistor is reduced instead of the PN diode 310 which has not existed in the past. As will be described later, since the PN diode 310 is vertically formed on the substrate, there is little influence on the area of the unit pixel, but one reset transistor formed directly on the substrate is reduced. Therefore, The area can be greatly increased.
또한, 본 발명은 PN 다이오드(310)가 종래의 리셋 트랜지스터가 하는 역할을 하도록 대체하였기 때문에 플로팅센싱노드(340)와 리셋트랜지스터 사이의 차지 커플링에 의한 노이즈 현상을 제거할 수 있게 된다. 이에 의해 플로팅센싱노드는 작은 커패시턴스 Cf를 갖기 때문에 단위화소 출력전압의 구동범위(dynamic range)를 증대시킬 수 있다. 도면에서 "Cf"는 플로팅센싱노드가 갖는 커패시턴스를, "Cp"는 핀드 포토다이오드가 갖는 커패시턴스를 각각 나타내며, 단위화소의 출력단(Out)과 접지단 사이에는 로드 트랜지스터가 접속되어 있다.In addition, since the PN diode 310 is substituted for the conventional reset transistor, the present invention can eliminate noise due to charge coupling between the floating sensing node 340 and the reset transistor. Thus, since the floating sensing node has a small capacitance C f , the dynamic range of the unit pixel output voltage can be increased. In the figure, "C f " represents the capacitance of the floating sensing node, and "C p " represents the capacitance of the pinned photodiode. A load transistor is connected between the output terminal Out of the unit pixel and the ground terminal.
도4 내지 도6은 핀드 포토다이오드에 접속된 PN 다이오드를 구성하는 실시예들을 나타내고 있다.Figs. 4-6 illustrate embodiments that make up a PN diode connected to a pinned photodiode.
도4 내지 도6을 참조하면, 본 실시예에 따른 핀드 포토다이오드는, P-에피택셜층(404)내에 형성된 N-확산영역(412)과, 상기 N-확산영역(412) 상에서 P-에피택셜층(404)의 표면과 접하여 형성된 P0확산영역(414)으로 구성된다. 그리고, N-확산영역(412)의 일부가 P0확산영역(414)을 관통하여 P-에피택셜층(404)의 표면과 접하여 형성되며, 이 부분에 P형 전도층(418, 430) 또는 P형 확산영역(440)이 형성되어 PN 다이오드를 구성하게 된다. 그리고, 상기 P형 전도층(418, 430) 또는 P형 확산영역(440)에는 금속배선(420)이 콘택되어 리셋 제어신호를 인가받도록 구성되어 있다.4 to 6, the pinned photodiode according to the present embodiment includes an N - diffusion region 412 formed in the P - epitaxial layer 404 and a P - epitaxial region 412 formed on the N - And a P 0 diffusion region 414 formed in contact with the surface of the special layer 404. A portion of the N - diffusion region 412 is formed in contact with the surface of the P - epitaxial layer 404 through the P 0 diffusion region 414, and the P - type conductive layer 418, 430 or A P-type diffusion region 440 is formed to form a PN diode. The metal wiring 420 is connected to the P-type conductive layer 418 or 430 or the P-type diffusion region 440 to receive a reset control signal.
그밖에 설명되지 않은 도면부호 402는 P+실리콘기판을, 408은 필드산화막을, 410은 트랜스퍼트랜지스터의 게이트전극을, 416은 플로팅센싱노드인 N+플로팅확산을 각각 나타내는 것으로서, 이 들은 종래기술과 그 구성이 동일하여 여기서 그 설명은 생략하기로 한다. 한편, 본 발명에서는 종래의 리셋트랜지스터가 없기 때문에 도면에 도시되지 않았지만 본 발명의 N+플로팅확산(416)은 드라이버트랜지스터(도3의 350)의 게이트에만 접속될 것이다.In the figure, reference numeral 402 denotes a P + silicon substrate, 408 denotes a field oxide film, 410 denotes a gate electrode of a transfer transistor, and 416 denotes an N + floating diffusion which is a floating sensing node, And the description thereof will be omitted here. In the present invention, the N + floating diffusion 416 of the present invention will be connected only to the gate of the driver transistor (350 in FIG. 3) although not shown in the drawing because there is no conventional reset transistor.
도4 내지 도6에 도시된 본 발명의 구조들을 구현하기 위한 공정은 당업자들에 의해 용이하게 실시될 수 있는 것들이기에 여기서 그 설명은 생략하기로 한다.The process for implementing the structures of the present invention shown in Figs. 4 to 6 can be easily carried out by those skilled in the art, and a description thereof will be omitted here.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명은 CMOS 이미지센서 단위화소의 플로팅센싱노드의 기생커패시터를 감소시켜 플로팅센싱노드가 작은 커패시턴스를 갖도록 하므로써 출력전압의 구동범위(dynamic range)를 개선시키며, 또한, 단위화소를 이루는 트랜지스터의 개수를 줄임으로써 단위화소에서 핀드 포토다이오드가 차지하는 면적을 크게 확보할 수 있도록 하여 광전하생성효율을 개선시킨다.The present invention reduces a parasitic capacitance of a floating sensing node of a unit pixel of a CMOS image sensor so that a floating sensing node has a small capacitance to improve the dynamic range of the output voltage, Thereby increasing the area occupied by the pinned photodiode in the unit pixel, thereby improving the photocharge generation efficiency.
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